浅谈隧道二衬拱顶脱空的成因及其防治措施

浅谈隧道二衬拱顶脱空的成因及其防治措施

摘要：文章分析了隧道拱顶脱空的产生原因，并从防水板挂设、混凝土浇筑、台车支垫等方面采取防治措施，以期杜绝二衬背后脱空。

关键词：隧道、二衬脱空、防治措施 1前言

二衬混凝土在浇筑过程中常常受到人为因素、技术因素、混凝土干缩、徐变等因素的影响，在衬砌拱顶与围岩之间形成空隙。这种空隙会改变衬砌的受力结构，减弱其支护强度。根据新奥法理论，初期支护承载围岩70%左右的松散压力，二衬尽是用作安全储备和满足净空需求等。当围岩的收敛结束后进行二衬，形成抗荷环，只要混凝土的强度达到要求，那么就能保证隧道的安全。但是目前国内的隧道施工现状，初期支护往往只是起到一个临时的封闭作用，确切的说是一个施工过程中的措施。当初支收敛无法稳定时，一般紧跟施做二衬补救，这也是实际工程中遵循的一个施工原则。所以二衬的作用就不仅仅是安全储备，相反承载着较大的围岩松散压力。

在这种情况下，隧道背后是否存在脱空将直接影响隧道的安全性能。因为若有脱空存在，衬砌将无法在围岩和初支变形的第一时间起到主动限制变形的作用，只能在变形达到一定程度后被动支承，这样会给隧道安全造成巨大隐患。

鉴于此，隧道二衬背后脱空防治就显得尤其重要。本文以此为出发点，根据实际隧道施工情况，对隧道拱顶脱空的成因进行分析、总结，并研究防治措施，以起到减小或消除拱顶脱空的作用。

2隧道拱顶脱空的成因分析

⑴ 初支面不平顺，局部存在较深的凹坑，防水板挂设后形成一个空腔，因防水板松弛度所限，在混凝土浇筑后形成空洞。

⑵ 防水板挂设张弛度不适。防水板如果挂设太松，在混凝土浇筑过程中会因受挤压形成褶皱，在褶皱之间留下空隙；防水板如果挂设太紧，会造成防水板与初支面之间留下空隙或因混凝土压力太大撑坏防水板。

⑶ 混凝土在浇筑过程中振捣不密实，内部存在气孔、空洞等，上部混凝土浇筑完成后在自重作用下下沉，在拱部造成空洞。

⑷ 拱部混凝土浇筑时，由于泵送压力或浇筑方式等问题，致使拱顶位置浇筑不到位，留下空洞。

⑸ 端头模板拼接不密实，浇筑完成后在等强过程中从接缝里漏浆、跑浆，使拱部混凝土下落，形成空洞。

⑹ 拆管过早，混凝土掉落形成漏斗。在混凝土浇筑后，现场施工人员急于拆下混凝土输送管，在拆管时，未形成自稳能力的混凝土随输送管掉落下来，形成漏斗，造成衬砌脱空。

⑺ 衬砌台车底座支撑不牢固，在混凝土浇筑过程中或浇筑后变形下沉。在现场施工过程中，台车多采用方木支垫行车轨道，由于衬砌台车附近较潮湿，方木容易糟烂，在混凝土浇筑后方木被压碎引起台车下沉。

另外混凝土浇筑时模板应采用刚性支撑，绝不可用液压杆支撑模板。使用液压杆支撑时由于压力过大可能会使杆件受压收缩，使模板内收或下沉，造成拱部空洞。

⑻ 拱架背后喷砼不密实，留有空洞，混凝土浇筑后在等强过程中初喷混凝土受挤压破裂，混凝土进入空洞内，造成拱部混凝土下落。

3防治措施

3.1防水板挂设规范

⑴ 防水板挂设前应先对初期支护喷射混凝土进行检测，欠挖部位应先加以凿除，对喷射混凝土表面凹凸显著部位应分层喷射找平。外露的锚杆头及钢筋网头应齐根切除，并用水泥砂浆抹平，使混凝土表面平顺。

⑵ 防水板挂设完成后用手托起防水板看其是否能与初支面密贴，且没有太多余量，一般防水板长度为初支面长度的1.2～1.5倍。防水板挂设时焊接点数量和间距要满足设计要求，保证拱部防水板挂设稳固，防止防水板因挂设不稳在混凝土浇筑过程中掉落后压入两侧混凝土，造成拱部空洞。

3.2加强混凝土浇筑的过程控制

⑴ 在浇筑拱部时适当调整混凝土的水灰比或采用适量的膨胀混凝土，减小混凝土干缩徐变。浇筑过程中振捣密实，尽量排除在混凝土浇筑时被挤压到拱部的空气。

⑵ 在拱部混凝土浇筑时，将泵送管深入模板外接近拱顶的部位，使拱部混凝土由上向下浇筑。混凝土泵送管可选在台车标高较高的一端入模。混凝土浇筑到拱部时设置观察孔，安排技术员或质检员值班观察浇筑情况，确保拱部混凝土填筑饱满。

⑶ 拱部堵头板安装时注意接缝密贴，可采用双面胶等措施，保证混凝土浇筑后不漏浆，不跑浆。

⑷ 混凝土浇筑时，安排专人现场值班。值班人员要恪尽职守。混凝土浇筑

完成后要求施工人员不要急于拆下输送管，须待混凝土有一定自稳能力后再拆，在拆下同时，迅速关闭窗口，以免混凝土掉落。

3.3衬砌台车支垫稳固，并定期检修

⑴ 做好二衬台车台车附近的文明施工，防止支垫方木长期被水浸泡。现场管理人员要定期检查方木受压能力，防止混凝土浇筑后被压碎引起台车下沉。衬砌台车在使用过程中要定期检查、维护，防止台车屈服变形。

3.4二衬施工前要先检查初支背后是否存在空洞或喷砼不密实的情况，若发现有空洞等情况存在应安排注浆充实。

4脱空的处理

4.1二衬混凝土施工前，应在拱顶最高处紧贴防水板布置通长纵向注浆管，每隔5～8m留设竖向注浆口。纵向注浆管可采用φ50聚乙烯管，管身应做注浆切口。

4.2二衬混凝土施工完成一定里程后（以200m～500m为宜），可采用地质雷达等无损检测设备检查混凝土背后脱空情况，并根据检测报告对空洞进行注浆处理。

⑴ 注浆时可采用单液水泥浆或砂浆，水泥宜采用硅酸盐早强水泥。通过试验确定水灰比并按需掺配高强减水剂、速凝剂及其他添加剂。

⑵ 注浆应在二衬强度达到100%后方可进行，时要根据现场试验选用合适的注浆压力。

3结语：二衬背后脱空是目前隧道施工普遍存在的质量问题，其严重影响了隧道的二衬混凝土受力性能，造成了安全、质量隐患。浇筑时按照设计与规范要求预留注浆孔和注浆管，等二衬混凝土施工完成一定里程后（以300m～500m为宜），采用无损检测检查混凝土背后脱空情况，并根据检测报告对空洞进行注浆处理。